\section{热机和环境保护}\label{sec:6-4}

热机的广泛应用，促进了社会生产的发展和人们生活水平的提高。
但是，任何事物都有两面性，热机的大量应用，也会污染环境，给人们带来危害。

热机工作时往往产生很大的噪声。
火车的轰隆声，城市中大量汽车产生的噪声，干扰了人们的正常工作和生活。
热机工作都要消耗燃料，燃料燃烧过程中，会排出二氧化硫、氮氧化合物、一氧化碳、
二氧化碳以及飞灰等物质。这些物质对人体的健康有害。

环境污染问题，在一些工业发达的国家里，在五十年代就成了社会公害。
目前，世界各国对控制污染、保护环境都十分重视，在这方面进行了大量的研究工作，
并采取了许多保护环境的措施。

随着工业建设的发展，我国也出现了环境污染问题。
党和政府对保护环境和人民健康十分关心，已经建立了专门机构，研究解决这些问题。
我们要做到：既要发展生产，又要保护好祖国的壮丽河山，使人民有一个清洁美好的生活环境。




\section*{阅读材料：热机的发展}

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    \includegraphics[width=6cm]{../pic/czwl2-ch6-watt}
    \caption*{瓦特（1736 ～ 1819）}\label{fig:6-watt}
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十七世纪以前，人们的生产活动除了用人力、畜力外，只能利用风力、水力来带动一些简单机械。
从十七世纪起，随着生产的发展，特别是纺织机等的陆续出现，人力、畜力、风力、水力不能满足需要了。
同时，机器制造业已经产生，使发明、制造新的动力机成为可能。

世界上最早的热机——蒸汽机就是在这种情况下发明的。
蒸汽机先后经过许多人的研究、试制和改进，其中贡献最大的是英国的工人出身的技师瓦特。
1782 年，他发明了往复式蒸汽机，使蒸汽机逐步成为一种广泛应用的动力机。

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%     \caption*{瓦特（1736 ～ 1819）}\label{fig:6-watt}
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%     \caption{往复式蒸汽机示意图}\label{fig:6-3}
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图 \ref{fig:6-3} 是往复式蒸汽机的示意图。
由锅炉来的
高温高压蒸汽进入汽缸  左侧，推动活塞向右运动。活塞右侧的废汽经右侧的汽路从排汽口排出。
当活塞运动到右端时，滑动阀遮住左侧的汽路，
高温高压蒸汽进入汽缸的右侧，推动活塞向左运动，活塞左侧的废汽经左侧的汽路从排汽口排出。
这样，蒸汽使活塞不停地做往复运动。活塞的往复运动，通过连杆、曲柄，使机轴和飞轮转动。

\begin{figure}[htbp]
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    \includegraphics[width=0.8\textwidth]{../pic/czwl2-ch6-3}
    \caption{往复式蒸汽机示意图}\label{fig:6-3}
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蒸汽机的发明对当时工业发展起了巨大的作用。
但是，蒸汽机需要庞大的锅炉生产水蒸气，还需要曲柄连杆机构把往复运动变为转动，
这就使蒸汽机十分笨重，而且效率很低，只有 6 ～ 15 \% 。
为了克服这些缺点，人们发明了不要锅炉设备的内燃机和不要曲柄连杆机构的蒸汽轮机。

属于内燃机的汽油机是在 1876 年发明的，柴油机是在 1892 年发明的。
内燃机体积小，使用起来比蒸汽机方便多了。
内燃机发明后，汽车、飞机出现了，用在农业上的拖拉机也出现了。
内燃机的广泛应用，对生产技术的发展起了很大的促进作用。

蒸汽轮机是 1884 年出现的，它的基本特点是让锅炉里来的高温高压蒸汽从喷嘴高速喷出，
冲击叶轮的叶片，直接使机轴转动（图 \ref{fig:6-4}）。
蒸汽轮机的效率比蒸汽机高得多，一般是 25 ～ 30 \%。
目前大型火力发电站大多采用蒸汽轮机。现代的蒸汽轮机的功率达到几十万千瓦。

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    \includegraphics[width=6cm]{../pic/czwl2-ch6-4}
    \caption{}\label{fig:6-4}
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最近几十年来，人们吸取内燃机和蒸汽轮机的特点，研制成了燃气轮机。
它是让高温高压的燃气直接冲击叶轮的叶片而做功的，它没有笨重的锅炉设备，也不用曲柄连杆机构。
因此，燃气轮机的体积小、重量轻、效率高（可以达到 50 ～ 60 \% ）。
但是，燃气轮机让高温高压的燃气直接冲击叶片，这就要求使用性能优良的耐热材料来制造叶片，
而且要有很好的冷却设备，以保证机器在工作中不致过热。
燃气轮机首先应用在飞机上，目前在火车和火力发电站上也已开始试用。

现代喷气式飞机上应用的发动机是一种新型的热机——空气喷气发动机。
喷气发动机是让高温高压的燃气高速地向后喷出，而使发动机获得向前的动力。
空气喷气发动机需要利用空气中的氧气来帮助燃料燃烧，因此，
使用这种热机的飞行器不能飞到大气层以外的空间里去。
另外还有一种喷气发动机，它既带燃料，又带氧化剂，不需要空气中的氧气助燃。
这种发动机就是火箭喷气发动机，常简称火箭。
火箭是人类征服宇宙空间的工具，人造地球卫星就是用火箭发射的。

从蒸汽机出现以来，热机已经发展到了很高的水平。
但是事物总是不断发展的，随着科学技术水平的提高，必定会有更好、更新的热机出现，为人们的生产和生活带来更多的方便。

